CN101907548B - 沥青路面材料动水压力冲刷试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，包括机架以及设于机架顶部的水平底板，水平底板上固定设有电机和减速器，减速器连接有一凸轮机构，凸轮机构的从动件是一垂直设置的施力推杆，该施力推杆设置于凸轮的下方且其垂直向下穿过水平底板至机架内；施力推杆的下端头固定设有支撑座，在支撑座的下端面固定有橡胶板，橡胶板的下方设有一安装试件的冲刷模具；机架的下方还设有水槽，所述冲刷模具设于水槽内。本发明能准确地模拟动水压力对沥青路面材料冲刷作用的实际情况，通过本发明可测定路面材料冲刷量与作用次数之间的关系；试验结果稳定可靠，不同材料试验结果可比性强。

Description

沥青路面材料动水压力冲刷试验仪

技术领域

本发明属于路面材料测试技术领域，涉及一种动水压力冲刷试验仪，尤其是一种用于沥青路面材料的动水压力冲刷试验仪。

背景技术

自然降水通过路面的横坡来排除，所以雨天的路表被一层水膜所覆盖，当车辆在水膜覆盖的路面上高速行驶时，轮胎与路面之间的水不断地被高速运转的轮胎所挤压，产生了动水压力，把水分压入路面结构内部，由于动水的压力和流动造成冲刷作用，很容易使沥青混合料产生剥落。路面在早期产生纵向裂缝和网裂，一般是从这种剥落和松散开始的，内部松散产生后，整个沥青层的有效厚度减小，沥青层整体抗力减弱。在轮载和水分的作用下，破坏会贯通整个沥青面层，导致整个面层内部的破碎，加速路面结构的破坏，导致路面使用质量的恶化。进一步发展的结果是沥青层内剥落松散后的集料在行车荷载的作用下被车轮甩出，形成底大口小的坑洞。

在一般公路上，由于行车速度不高，所造成的动水压力不大。常规的沥青混合料技术指标要求已经足以抵抗动水压力的作用，但对于高等级公路，行车速度可以达到120Km/h，动水压力与行车速度的平方成正比，也就是随行车速度呈级数增长。由于高速行车条件下的动水压力远远大于普通路面，所以按照一般标准设计、施工的沥青混合料难以满足高速行车的要求，必须发展适合高速行车条件下的混合料设计指标。同时动水压力对路面的损坏在高温条件下尤为显著，在高温情况下，水分子活动剧烈，加上车辆荷载和沥青自身的乳化作用，将造成沥青与石料粘结力不足而逐渐剥离开来。在交通量大的道路及多雨地区，路面受动水冲刷作用时间较长，更容易导致路面结构的损坏。所以，高速、高温、多雨和大交通量的条件下，应该增加动水作用后混合料的水稳定性评价，建立新的评价水损坏的指标，从而保证沥青混合料设计的可靠性，而现行规范中的浸水马歇尔及冻融劈裂试验对此都未予以考虑。

因此，应开发一种能够模拟水温、水压共同作用下的路面材料抗冲刷性能的实验仪器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，这种试验仪通过对车轮压过路面的真实情况进行模拟，可以重复实现沥青路面材料受到的动水压力冲刷，并通过相应设备进行测量。其能够克服现有仪器动水特性模拟效果不佳，测试结果不能与道路的实际路用性能不符的缺陷和不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，包括机架以及设于机架顶部的水平底板，所述水平底板上固定设有装配在一起的电机和减速器，所述减速器的输出轴连接有一凸轮机构，所述凸轮机构的凸轮由电机通过加速器驱动，所述凸轮机构的从动件是一垂直设置的施力推杆，该施力推杆设置于凸轮的下方且其垂直向下穿过水平底板至机架内；所述施力推杆的下端头固定设有支撑座，在支撑座的下端面固定有橡胶板，所述橡胶板的下方设有一安装试件的冲刷模具；所述机架的下方还设有水槽，所述冲刷模具设于水槽内；所述水槽内设有水温调节装置，所述支撑座和橡胶板之间还设有压力计。

上述电机连接有变频器，所述变频器还连接有时间控制器。

上述凸轮机构的施力推杆导向架是一垂直固定在水平底板上的轨道筒，所述轨道筒内设有复位弹簧，所述施力推杆处于轨道筒内的一段上设有台阶，所述复位弹簧上端顶在该台阶上，复位弹簧的下端顶在水平底板上。

上述橡胶板与冲刷模具的上口相适应，所述橡胶板的下端面中间呈凹陷状，所述凹陷方式包括有单抛物线型或多抛物线组合型。

上述冲刷模具包括一上部敞口、底部镂空的外筒，所述外筒的内腔形状适合放置马歇尔标准试件。

上述施力推杆的上端设有一滚轮，所述滚轮与凸轮的轴相互平行且凸轮将滚轮向下压紧。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过电机带动凸轮机构从而实现机架上的橡胶板对冲刷模具的向下冲刷，并通过将冲刷模具置于水槽中来模拟水膜环境甚至可以通过水温调节装置来调节水槽中的水温，这种方式能准确地模拟动水压力对沥青路面材料冲刷作用的实际情况，通过本发明可测定路面材料冲刷量与作用次数之间的关系；试验结果稳定可靠，不同材料试验结果可比性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1为电机；2为减速器；3为输出轴；4为轴承支座；5为轴承；6为凸轮；7为压紧螺栓；8为滚轮；9为施力推杆；10为轨道筒；11为复位弹簧；12为支撑座；13为冲刷模具；14为试件；15为水槽；16为水温调节装置；17为压力计；18为机架；19为水平底板；20为时间控制器；21为变频器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明的沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，包括机架18以及设于机架18顶部的水平底板19，所述水平底板19上固定设有装配在一起的电机1和减速器2。电机1连接有变频器21，该变频器21还连接有时间控制器20。本发明的电机可以采用功率为0.75kW的三相异步电动机。

减速器2的输出轴3通过轴承支座4、轴承5、压紧螺栓7连接有一凸轮机构，凸轮机构的凸轮6由电机1通过加速器2驱动。如图，本发明的具体实施例中，输出轴3与凸轮6采用平键连接，再由压紧螺栓7紧固。

凸轮机构的从动件是一垂直设置的施力推杆9，该施力推杆9设置于凸轮6的下方且其垂直向下穿过水平底板19至机架18内，为了减小施力推杆9与凸轮6之间的摩擦，在施力推杆9的上端设有一滚轮8，该滚轮8与凸轮6的轴相互平行且凸轮6将滚轮8向下压紧。凸轮机构的施力推杆9的导向架是一垂直固定在水平底板19上的轨道筒10，所该轨道筒10内设有复位弹簧11，在施力推杆9处于轨道筒10内的一段上设有台阶，复位弹簧11上端顶在该台阶上，下端顶在水平底板19上。这样可以使施力推杆9上端的滚轮8紧紧的压在凸轮6上。这里复位弹簧11的设计回复力要克服重力以及下述橡胶板22和试件14产生的泵吸力。

施力推杆9的下端头固定设有支撑座12，图中支撑座12采用螺纹与施力推杆9的下端连接。在支撑座12的下端面固定有橡胶板22，所述橡胶板22的下方设有一安装试件14的冲刷模具13。冲刷模具13包括一上部敞口、底部镂空的外筒，所述外筒的内腔形状适合放置马歇尔标准试件。橡胶板22与冲刷模具13的上口相适应，即如图中所示，橡胶板22能伸入到冲刷模具13内，并且保证一定的密封性。为了模拟轮胎与路面之间的真实作用情况，使橡胶板22的下端面中间呈凹陷状，所述凹陷方式包括有单抛物线型或多抛物线组合型。

本发明另一重要的模拟环境是水膜模拟，即在机架18的下方还设有水槽15，将整个冲刷模具13设于水槽15内，并在水槽15内设有水温调节装置16，支撑座12和橡胶板22之间还设有压力计17。

综上所述，本发明的通过变频器21对电机实现变频调速，实现对输出转速的可靠控制；时间控制器20、压力计17和水温调节装置16形成本发明的参数控制系统，其主要包括时间控制、温度控制以及压力控制。时间控制通过时间控制器20从而保证系统工作时间对冲刷次数进行控制；温度控制通过水温调节装置16保证试件饱水温度的稳定，同时可以调整温度以模拟试件在不同温度下的情况；压力控制通过压力计17采集橡胶板22下冲刷作用的压力大小，并用实时显示，同时与上述可调力的施力推杆9协调使用，保证冲刷的有效性。

本发明的工作原理如下：

试验时，将准备好的马歇尔标准试件(大：Ф152.4mm×95.3mm，小：Ф101.6mm×63.5mm)放入冲刷模具13中，并将冲刷模具13放入水槽15内，在水槽15上加盖密封板防止冲刷导致水外溢。通过变频器21设定电机1为预定的转速，通过施力推杆9调节支撑座12和橡胶板22的高度，启动试验冲刷电机，通过压力计17确定相应的冲刷压力。然后，根据预定的冲刷次数要求，设定时间控制器20，当试验到达所需的次数时，系统自动停止。所述温度控制器(水温调节装置16)能够根据试验要求设定水槽15中水的温度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，包括机架(18)以及设于机架(18)顶部的水平底板(19)，其特征在于：所述水平底板(19)上固定设有装配在一起的电机(1)和减速器(2)，所述减速器(2)的输出轴(3)连接有一凸轮机构，所述凸轮机构的凸轮(6)由电机(1)通过加速器(2)驱动，所述凸轮机构的从动件是一垂直设置的施力推杆(9)，该施力推杆(9)设置于凸轮(6)的下方且其垂直向下穿过水平底板(19)至机架(18)内；所述施力推杆(9)的下端头固定设有支撑座(12)，在支撑座(12)的下端面固定有橡胶板(22)，所述橡胶板(22)的下方设有一安装试件(14)的冲刷模具(13)；所述机架(18)的下方还设有水槽(15)，所述冲刷模具(13)设于水槽(15)内；所述水槽(15)内设有水温调节装置(16)，所述支撑座(12)和橡胶板(22)之间还设有压力计(17)；所述凸轮机构的施力推杆(9)的导向架是一垂直固定在水平底板(19)上的轨道筒(10)，所述轨道筒(10)内设有复位弹簧(11)，所述施力推杆(9)处于轨道筒(10)内的一段上设有台阶，所述复位弹簧(11)上端顶在该台阶上，复位弹簧(11)的下端顶在水平底板(19)上；所述冲刷模具(13)包括一上部敞口、底部镂空的外筒，所述外筒的内腔形状适合放置马歇尔标准试件；所述施力推杆(9)的上端设有一滚轮(8)，所述滚轮(8)与凸轮(6)的轴相互平行且凸轮(6)将滚轮(8)向下压紧。

2.根据权利要求1所述的沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，其特征在于：所述电机(1)连接有变频器(21)，所述变频器(21)还连接有时间控制器(20)。

3.根据权利要求1所述的沥青路面材料动水压力冲刷试验仪，其特征在于：所述橡胶板(22)与冲刷模具(13)的上口相适应，所述橡胶板(22)的下端面中间呈凹陷状，所述凹陷方式包括有单抛物线型或多抛物线组合型。